JPH0695113B2 - 電圧検出装置 - Google Patents
電圧検出装置Info
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- JPH0695113B2 JPH0695113B2 JP62144983A JP14498387A JPH0695113B2 JP H0695113 B2 JPH0695113 B2 JP H0695113B2 JP 62144983 A JP62144983 A JP 62144983A JP 14498387 A JP14498387 A JP 14498387A JP H0695113 B2 JPH0695113 B2 JP H0695113B2
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- G—PHYSICS
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
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- G01R15/241—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using electro-optical modulators, e.g. electro-absorption
- G01R15/242—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using electro-optical modulators, e.g. electro-absorption based on the Pockels effect, i.e. linear electro-optic effect
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被測定物の所定部分の電圧を検出するための
電圧検出装置に関し、特に被測定物の所定部分の電圧に
よって光の偏光状態が変化することを利用して電圧を検
出する型式の電圧検出装置に関する。
電圧検出装置に関し、特に被測定物の所定部分の電圧に
よって光の偏光状態が変化することを利用して電圧を検
出する型式の電圧検出装置に関する。
従来、超高速の光検出器、光半導体スイッチあるいは他
の高速の電子デバイスにおける電気信号すなわち電圧を
サブピコ秒の時間分解能で検出する電圧検出装置が知ら
れている。
の高速の電子デバイスにおける電気信号すなわち電圧を
サブピコ秒の時間分解能で検出する電圧検出装置が知ら
れている。
第５図（ａ）は、1983年４月発行の著者JANIS A.VALDMA
NIS等による文献「IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONI
CS,VOL.QE−19,NO.4,第664頁乃至667頁」に開示されて
いる上述のような電圧検出装置の概略斜視図、第５図
（ｂ）は第５図（ａ）に示す電圧検出装置の上面図、第
５図（ｃ）は第５図（ａ）に示す電圧検出装置の正面図
である。
NIS等による文献「IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONI
CS,VOL.QE−19,NO.4,第664頁乃至667頁」に開示されて
いる上述のような電圧検出装置の概略斜視図、第５図
（ｂ）は第５図（ａ）に示す電圧検出装置の上面図、第
５図（ｃ）は第５図（ａ）に示す電圧検出装置の正面図
である。
第５図（ａ）乃至（ｃ）の電圧検出装置では、タンタル
酸リチウム（LiTaO3）の電気光学材料50はＣ軸と垂直に
切出され、Ｃ軸と垂直な表面51にはアルミニウムのスト
リップ線路52が設けられ、ストリップ線路52には被測定
物53の所定部分が接続されるようになっている。
酸リチウム（LiTaO3）の電気光学材料50はＣ軸と垂直に
切出され、Ｃ軸と垂直な表面51にはアルミニウムのスト
リップ線路52が設けられ、ストリップ線路52には被測定
物53の所定部分が接続されるようになっている。
また、電気光学材料50の表面51とは反対側の表面には、
ストリップ線路52に対向する電極56が設けられ、電極56
は接地電位に保持されている。
ストリップ線路52に対向する電極56が設けられ、電極56
は接地電位に保持されている。
被測定物53が例えば超高速の光検出器である場合、光検
出器の所定部分をストリップ線路52に接続すると、第５
図（ｃ）に示すような10ピコ秒程度のパルス幅の電圧パ
ルスVPがストリップ線路52上を速度v0で進行する。スト
リップ線路52を進行する電圧パルスVPにより、電圧パル
スVPが通過するストリップ線路52の直下の電気光学材料
50の部分には電界Ｅが加わり、その部分の屈折率が変化
する。これにより、直線偏光された光ビームPBをストリ
ップ線路52の長さ方向軸線Ａ−Ａに対し角度θですなわ
ち長さ方向軸線Ａ−Ａに沿った光ビームPBの速度成分v
cos θが電圧パルスVPの速度v0と同じとなるよう、電気
光学材料50の一方の側部54から入射させると、光ビーム
PBは電圧パルスVPによる屈折率変化に追従して電気光学
材料50内を通過し、このときにその偏光状態がポッケル
ス効果により変化し、電気光学材料50の他方の側部55か
ら透過光として出力される。この透過光の偏光状態の変
化を調べることにより、ストリップ線路52を進行する電
圧パルスVPの電圧値を被測定物に何らの影響をも与える
ことなく検出することができる。
出器の所定部分をストリップ線路52に接続すると、第５
図（ｃ）に示すような10ピコ秒程度のパルス幅の電圧パ
ルスVPがストリップ線路52上を速度v0で進行する。スト
リップ線路52を進行する電圧パルスVPにより、電圧パル
スVPが通過するストリップ線路52の直下の電気光学材料
50の部分には電界Ｅが加わり、その部分の屈折率が変化
する。これにより、直線偏光された光ビームPBをストリ
ップ線路52の長さ方向軸線Ａ−Ａに対し角度θですなわ
ち長さ方向軸線Ａ−Ａに沿った光ビームPBの速度成分v
cos θが電圧パルスVPの速度v0と同じとなるよう、電気
光学材料50の一方の側部54から入射させると、光ビーム
PBは電圧パルスVPによる屈折率変化に追従して電気光学
材料50内を通過し、このときにその偏光状態がポッケル
ス効果により変化し、電気光学材料50の他方の側部55か
ら透過光として出力される。この透過光の偏光状態の変
化を調べることにより、ストリップ線路52を進行する電
圧パルスVPの電圧値を被測定物に何らの影響をも与える
ことなく検出することができる。
このように、第５図（ａ）乃至（ｃ）の電圧検出装置で
は、電圧パルスVPの速度v0と同じ速度となるよう光ビー
ムPBを入射させて光ビームPBを電圧パルスVPと相互作用
させることにより、光ビームPBの偏光状態の変化から電
圧を検出することができる。ところで、この種の従来の
電圧検出装置では、光ビームPBを電気光学材料50の一方
の側部54から入射させ他方の側部55に透過させていたの
で、光ビームPBと電圧パルスVPとが相互作用し光ビーム
PBの偏光状態が変化する期間は、光ビームPBがストリッ
プ線路52を横切る期間T,すなわち Ｔ＝W/（v sin θ） ……（１） に限られる。なお（１）式においてＷはストリップ線路
52の幅、ｖは電気光学材料50内での光ビームPBの速度で
ある。
は、電圧パルスVPの速度v0と同じ速度となるよう光ビー
ムPBを入射させて光ビームPBを電圧パルスVPと相互作用
させることにより、光ビームPBの偏光状態の変化から電
圧を検出することができる。ところで、この種の従来の
電圧検出装置では、光ビームPBを電気光学材料50の一方
の側部54から入射させ他方の側部55に透過させていたの
で、光ビームPBと電圧パルスVPとが相互作用し光ビーム
PBの偏光状態が変化する期間は、光ビームPBがストリッ
プ線路52を横切る期間T,すなわち Ｔ＝W/（v sin θ） ……（１） に限られる。なお（１）式においてＷはストリップ線路
52の幅、ｖは電気光学材料50内での光ビームPBの速度で
ある。
電圧パルスVPの電圧値が数キロボルトのオーダである場
合には、期間Ｔが差程大きくとも、光ビームPBの偏光状
態は検出しうる程度に変化するが、被測定物53からの電
圧パルスVPが数キロボルトよりも小さい場合には、期間
Ｔを相当大きくする必要がある。
合には、期間Ｔが差程大きくとも、光ビームPBの偏光状
態は検出しうる程度に変化するが、被測定物53からの電
圧パルスVPが数キロボルトよりも小さい場合には、期間
Ｔを相当大きくする必要がある。
しかしながら、（１）式からわかるように期間Ｔは、ス
トリップ線路52の幅Ｗにより定められるので第５図
（ａ）乃至（ｃ）の電圧検出装置では期間Ｔを相当大き
くして光ビームPBの偏光状態を所要量だけ変化させるに
は限度があるという問題があった。
トリップ線路52の幅Ｗにより定められるので第５図
（ａ）乃至（ｃ）の電圧検出装置では期間Ｔを相当大き
くして光ビームPBの偏光状態を所要量だけ変化させるに
は限度があるという問題があった。
本発明は、電気光学材料内において光ビームの偏光状態
を検出に十分な程度変化させ、電圧パルスの電圧値を精
度良く検出することの可能な電圧検出装置を提供するこ
とを目的としている。
を検出に十分な程度変化させ、電圧パルスの電圧値を精
度良く検出することの可能な電圧検出装置を提供するこ
とを目的としている。
本発明は、被測定物の所定部分の電圧を進行波として進
行させるために電気光学材料の上面に形成されたストリ
ップ線路と、電気光学材料の下面に設けられた電極とを
備えた電圧検出装置を改良するものである。
行させるために電気光学材料の上面に形成されたストリ
ップ線路と、電気光学材料の下面に設けられた電極とを
備えた電圧検出装置を改良するものである。
第１の発明では、被測定物の所定部分の電圧によって屈
折率が変化する電気光学材料を用いた型式の電圧検出装
置において、被測定物の所定部分の電圧波形を進行波と
して進行させるために前記電気光学材料の上面に形成さ
れたストリップ線路と、前記電気光学材料の下面に設け
られた電極とを備え、 直線偏光された光ビームを、ストリップ線路または電極
の透明導電材料部分から電気光学材料内に入射させ、電
気光学材料内でストリップ線路または電極の反射導電材
料部分で少なくとも１回反射させ、該反射光をストリッ
プ線路または電極の透明導電材料部分から出力させ、該
反射光の偏光状態の変化を検出することで、電圧波形の
電圧値を検出するようになっており、 電気光学材料内において光ビームと電圧波形との相互作
用を高めるために、前記光ビームの入射角度は、ストリ
ップ線路の電圧波形進行方向に沿った光ビームの電気光
学材料内における伝搬速度成分が、前記電圧波形のスト
リップ線路での進行速度と同じになるように設定されて
いうことを特徴としている。
折率が変化する電気光学材料を用いた型式の電圧検出装
置において、被測定物の所定部分の電圧波形を進行波と
して進行させるために前記電気光学材料の上面に形成さ
れたストリップ線路と、前記電気光学材料の下面に設け
られた電極とを備え、 直線偏光された光ビームを、ストリップ線路または電極
の透明導電材料部分から電気光学材料内に入射させ、電
気光学材料内でストリップ線路または電極の反射導電材
料部分で少なくとも１回反射させ、該反射光をストリッ
プ線路または電極の透明導電材料部分から出力させ、該
反射光の偏光状態の変化を検出することで、電圧波形の
電圧値を検出するようになっており、 電気光学材料内において光ビームと電圧波形との相互作
用を高めるために、前記光ビームの入射角度は、ストリ
ップ線路の電圧波形進行方向に沿った光ビームの電気光
学材料内における伝搬速度成分が、前記電圧波形のスト
リップ線路での進行速度と同じになるように設定されて
いうことを特徴としている。
第２の発明ではさらに、電気光学材料は、被測定物の所
定部分の電圧によって光ビームの偏光状態の変化が最大
になるような方位に切出されている。
定部分の電圧によって光ビームの偏光状態の変化が最大
になるような方位に切出されている。
本発明では、電気光学材料の上面に形成されたストリッ
プ線路に被測定物の所定部分の電圧を進行波として進行
させる。電圧の進行に伴って電気光学材料内ではストリ
ップ線路直下の部分の屈折率が変化し、このときに直線
偏光された光ビームを例えば透明導電材料からなる電極
から電気光学材料の下面に入射させ、電圧の進行速度す
なわち屈折率変化の進行速度に同調させて光ビームを電
気光学材料内で進行させる。このときに光ビームの偏光
状態は屈折率変化により変化する。光ビームは例えば金
属のストリップ線路で反射されて反射光として透明導電
材料の電極から出力される。これにより光ビームの偏光
状態は、光ビームが電気光学材料の下面からストリップ
線路に達する間およびストリップ線路で反射されて電気
光学材料の下面から出力される間、変化する。なお偏光
状態の変化をさらに大きくするために、電極の一部に反
射導電材料を用いて、光ビームを電気光学材料内で複数
回反射させるようにしても良い。
プ線路に被測定物の所定部分の電圧を進行波として進行
させる。電圧の進行に伴って電気光学材料内ではストリ
ップ線路直下の部分の屈折率が変化し、このときに直線
偏光された光ビームを例えば透明導電材料からなる電極
から電気光学材料の下面に入射させ、電圧の進行速度す
なわち屈折率変化の進行速度に同調させて光ビームを電
気光学材料内で進行させる。このときに光ビームの偏光
状態は屈折率変化により変化する。光ビームは例えば金
属のストリップ線路で反射されて反射光として透明導電
材料の電極から出力される。これにより光ビームの偏光
状態は、光ビームが電気光学材料の下面からストリップ
線路に達する間およびストリップ線路で反射されて電気
光学材料の下面から出力される間、変化する。なお偏光
状態の変化をさらに大きくするために、電極の一部に反
射導電材料を用いて、光ビームを電気光学材料内で複数
回反射させるようにしても良い。
さらに本発明では、電気光学材料を、被測定物の所定部
分の電圧によって光ビームの偏光状態の変化を最大にさ
せるような方位に、例えば上面および下面が結晶Ｃ軸か
ら55°傾いた軸線と垂直となるような方位に電気光学材
料を切出す。
分の電圧によって光ビームの偏光状態の変化を最大にさ
せるような方位に、例えば上面および下面が結晶Ｃ軸か
ら55°傾いた軸線と垂直となるような方位に電気光学材
料を切出す。
これにより、偏光状態の変化を一層大きくさせることが
できる。
できる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明に係る電圧検出装置の部分概略断面図で
ある。
ある。
第１図の電圧検出装置では、タンタル酸リチウム（LiTa
O3）あるいはニオブ酸リチウム（LiNbO3）の電気光学材
料１の上面２に、アルミニウムあるいは金のストリップ
線路３が設けられ、電気光学材料１の底面４には電極５
が形成されている。電極５は、この部分から光ビームを
入射させ、また、光ビームを出射させるため、透明導電
材料で形成されており、この電極５は例えば接地電位に
保持される。
O3）あるいはニオブ酸リチウム（LiNbO3）の電気光学材
料１の上面２に、アルミニウムあるいは金のストリップ
線路３が設けられ、電気光学材料１の底面４には電極５
が形成されている。電極５は、この部分から光ビームを
入射させ、また、光ビームを出射させるため、透明導電
材料で形成されており、この電極５は例えば接地電位に
保持される。
このような構成の電圧検出装置では、第５図（ａ）乃至
（ｃ）に示す従来の電圧検出装置と同様にして、ストリ
ップ線路３に被測定物、例えば光検出器、の所定部分を
接続して、ストリップ線路３に電圧パルスVPを進行波と
して速度v0で進行させる。これにより、電圧パルスVPが
通過するストリップ線路52の直下の電気光学材料50の部
分には電界Ｅが加わり、その部分の屈折率が変化する。
すなわちこの屈折率変化は、電圧パルスVPの進行に追従
して速度v0で進行する。
（ｃ）に示す従来の電圧検出装置と同様にして、ストリ
ップ線路３に被測定物、例えば光検出器、の所定部分を
接続して、ストリップ線路３に電圧パルスVPを進行波と
して速度v0で進行させる。これにより、電圧パルスVPが
通過するストリップ線路52の直下の電気光学材料50の部
分には電界Ｅが加わり、その部分の屈折率が変化する。
すなわちこの屈折率変化は、電圧パルスVPの進行に追従
して速度v0で進行する。
ところで、第１図の電圧検出装置では、従来の電圧検出
装置と異なり、光ビームPB1を電気光学材料１の側部か
らではなく、透明電極５を介して電気光学材料１の底面
４からストリップ線路３の直下の部分にストリップ線路
３へ向けて入射させる。このときの入射角度ψは、スト
リップ線路３の長さ方向軸線に沿った光ビームの電気光
学材料１内における速度成分v cos ψが、電圧パルスVP
の速度v0と同じになるように選ばれる。これにより、電
気光学材料１の底面４に入射した光ビームPB1は、電気
光学材料１内の屈折率変化の影響を常に受けて上面２に
達し、ストリップ線路３で反射されて、底面4,透明電極
５から反射光として取出される。電気光学材料１の底面
４から上面２に達する間およびストリップ線路３で反射
されて底面４から出力される間、光ビームPB1の偏光状
態は、屈折率変化に伴ない変化する。すなわち光ビーム
PB1の偏光状態の変化する期間T1は、 T1＝2H/（v sin ψ） ……（２） となる。ここでＨは電気光学材料１の厚さである。
装置と異なり、光ビームPB1を電気光学材料１の側部か
らではなく、透明電極５を介して電気光学材料１の底面
４からストリップ線路３の直下の部分にストリップ線路
３へ向けて入射させる。このときの入射角度ψは、スト
リップ線路３の長さ方向軸線に沿った光ビームの電気光
学材料１内における速度成分v cos ψが、電圧パルスVP
の速度v0と同じになるように選ばれる。これにより、電
気光学材料１の底面４に入射した光ビームPB1は、電気
光学材料１内の屈折率変化の影響を常に受けて上面２に
達し、ストリップ線路３で反射されて、底面4,透明電極
５から反射光として取出される。電気光学材料１の底面
４から上面２に達する間およびストリップ線路３で反射
されて底面４から出力される間、光ビームPB1の偏光状
態は、屈折率変化に伴ない変化する。すなわち光ビーム
PB1の偏光状態の変化する期間T1は、 T1＝2H/（v sin ψ） ……（２） となる。ここでＨは電気光学材料１の厚さである。
（２）式を前述の（１）式と比較する場合、例えば
（１）式のストリップ線路の幅Ｗと（２）式の電気光学
材料の厚さＨが等しく、（１）式の角度θと（２）式の
角度ψが等しい場合、第１図の電圧検出装置では、第５
図（ａ）乃至（ｃ）の電圧検出装置に比べて２倍だけ偏
光状態が変化することになり、電圧パルスVPの電圧値が
差程大きくなくとも光ビームPB1の偏光状態は検出しう
る程度に変化するので、電圧パルスの電圧値を精度良く
検出することができる。
（１）式のストリップ線路の幅Ｗと（２）式の電気光学
材料の厚さＨが等しく、（１）式の角度θと（２）式の
角度ψが等しい場合、第１図の電圧検出装置では、第５
図（ａ）乃至（ｃ）の電圧検出装置に比べて２倍だけ偏
光状態が変化することになり、電圧パルスVPの電圧値が
差程大きくなくとも光ビームPB1の偏光状態は検出しう
る程度に変化するので、電圧パルスの電圧値を精度良く
検出することができる。
第２図乃至第３図は、第１図に示す電圧検出装置の変形
例を示す図である。
例を示す図である。
なお第２図乃至第３図において第１図と同様の箇所には
同じ符号を付している。第２図では、電気光学材料１の
底面４に設けられている電極５′は、直線偏光された光
ビームPB2を入射させる部分および偏光状態が所定量だ
け変化した反射光を出力させる部分６が透明導電材料で
形成され、入射した光ビームPB2を電気光学材料１内で
多数回反射させる部分７が金属などの反射導電材料で形
成されている。
同じ符号を付している。第２図では、電気光学材料１の
底面４に設けられている電極５′は、直線偏光された光
ビームPB2を入射させる部分および偏光状態が所定量だ
け変化した反射光を出力させる部分６が透明導電材料で
形成され、入射した光ビームPB2を電気光学材料１内で
多数回反射させる部分７が金属などの反射導電材料で形
成されている。
このような構成では、電極５′の透明導電材料部分６か
ら電気光学材料１内に入射した光ビームPB2は、ストリ
ップ線路３と電極５′の反射導電材料部分７とにより、
例えばｎ回反射されて電極５′の透明導電材料部分６か
ら反射光として出力される。これにより、光ビームPB2
の偏光状態の変化する期間T2は、 T2＝（ｎ＋１）H/（v sin ψ） ……（３） となり、反射光の偏光状態の変化量を十分に大きくする
ことができて、電圧パルスVPの電圧値が小さなものであ
っても、電圧値を精度良く検出することができる。な
お、第１図において、電極５に透明導電材料を用い、ま
た、第２図において、電極５′の一部６（すなわち光ビ
ームを入射させる部分および反射光を出力させる部分）
に透明導電材料を用いたのは、より詳しくは、以下の理
由による。すなわち、一般に、被測定物からの電圧パル
スを電気光学材料１の上面２に設けられているストリッ
プ線路３に進行波として進行させる進行波型の電圧検出
装置では、電圧パルスに応じた電界が電気光学材料内に
良好に（電圧パルスの進行方向に対してほぼ垂直に）形
成されるためには、ストリップ線路３に対向する電極５
または５′が、ストリップ線路３の長手方向（電圧パル
スの進行方向）と平行に延び、かつ、電圧パルスの進行
方向に沿って、少なくとも電気光学材料の一端から他端
までの長さを有している必要がある。仮に、第２図にお
いて、電極５′が反射導電材料部分７だけの短かい長さ
のものである場合には、電圧パルスがストリップ線路３
の端部を進行するとき、電気光学材料内での電界分布
は、歪み、電圧パルスに応じた電界を電気光学材料内に
良好に形成することはできない。このように、進行波型
の電圧検出装置では、電極５または５′は、少なくとも
電気光学材料の一端から他端までの長さを有している必
要がある。
ら電気光学材料１内に入射した光ビームPB2は、ストリ
ップ線路３と電極５′の反射導電材料部分７とにより、
例えばｎ回反射されて電極５′の透明導電材料部分６か
ら反射光として出力される。これにより、光ビームPB2
の偏光状態の変化する期間T2は、 T2＝（ｎ＋１）H/（v sin ψ） ……（３） となり、反射光の偏光状態の変化量を十分に大きくする
ことができて、電圧パルスVPの電圧値が小さなものであ
っても、電圧値を精度良く検出することができる。な
お、第１図において、電極５に透明導電材料を用い、ま
た、第２図において、電極５′の一部６（すなわち光ビ
ームを入射させる部分および反射光を出力させる部分）
に透明導電材料を用いたのは、より詳しくは、以下の理
由による。すなわち、一般に、被測定物からの電圧パル
スを電気光学材料１の上面２に設けられているストリッ
プ線路３に進行波として進行させる進行波型の電圧検出
装置では、電圧パルスに応じた電界が電気光学材料内に
良好に（電圧パルスの進行方向に対してほぼ垂直に）形
成されるためには、ストリップ線路３に対向する電極５
または５′が、ストリップ線路３の長手方向（電圧パル
スの進行方向）と平行に延び、かつ、電圧パルスの進行
方向に沿って、少なくとも電気光学材料の一端から他端
までの長さを有している必要がある。仮に、第２図にお
いて、電極５′が反射導電材料部分７だけの短かい長さ
のものである場合には、電圧パルスがストリップ線路３
の端部を進行するとき、電気光学材料内での電界分布
は、歪み、電圧パルスに応じた電界を電気光学材料内に
良好に形成することはできない。このように、進行波型
の電圧検出装置では、電極５または５′は、少なくとも
電気光学材料の一端から他端までの長さを有している必
要がある。
ところで、第５図（ａ）乃至（ｃ）に示したような従来
の進行波型電圧検出装置では、光ビームを電界と直交さ
せて入射させる構成（所謂横型変調器の構成）となって
おり、この場合には、光ビームを電気光学材料１の上面
２または底面４から入射させる必要がないが、本発明で
は、光ビームと電界とを相互作用させるため（光ビーム
に電界と平行な成分をもたらすため）、光ビームを電気
光学材料１の上面２または底面４から電気光学材料１内
に入射させ、また、偏光状態が変化した出射光を上面２
または底面４から出射させる必要がある。さらに、電気
光学材料１内に入射した光ビームを電気光学材料１の上
面２または底面４においてストリップ線路３および／ま
たは電極５（５′）によって反射させることを意図して
いる。この場合、電気光学材料１の上面2,底面４に、電
気光学材料１の一端から他端まで設けられているストリ
ップ線路3,または電極５（５′）を介して光ビームを入
出射させる必要があり、このため、第１図では、電極５
に透明導電材料を用い、また、第２図では、電極５′の
一部，すなわち光ビームの入出射部分６に透明導電材料
を用いている。
の進行波型電圧検出装置では、光ビームを電界と直交さ
せて入射させる構成（所謂横型変調器の構成）となって
おり、この場合には、光ビームを電気光学材料１の上面
２または底面４から入射させる必要がないが、本発明で
は、光ビームと電界とを相互作用させるため（光ビーム
に電界と平行な成分をもたらすため）、光ビームを電気
光学材料１の上面２または底面４から電気光学材料１内
に入射させ、また、偏光状態が変化した出射光を上面２
または底面４から出射させる必要がある。さらに、電気
光学材料１内に入射した光ビームを電気光学材料１の上
面２または底面４においてストリップ線路３および／ま
たは電極５（５′）によって反射させることを意図して
いる。この場合、電気光学材料１の上面2,底面４に、電
気光学材料１の一端から他端まで設けられているストリ
ップ線路3,または電極５（５′）を介して光ビームを入
出射させる必要があり、このため、第１図では、電極５
に透明導電材料を用い、また、第２図では、電極５′の
一部，すなわち光ビームの入出射部分６に透明導電材料
を用いている。
また第３図では、電気光学材料１の上面２には透明のス
トリップ線路８が形成され、電気光学材料１の底面４に
は金属などの反射導電材料からなる電極９が設けられて
いる。このような構成では、第１図の電圧検出装置と反
対に、直線偏光された光ビームPB3を透明のストリップ
線路８から電気光学材料１の上面２に入射させ、電極９
で反射させ反射光としてストリップ線路８から取出すよ
うにしている。なお第２図のように電気光学材料１内で
光ビームPB3を多数回反射させたいときには、ストリッ
プ線路８の一部を透明導体にし、他の部分をアルミニウ
ムなどの金属導体にすれば良い。
トリップ線路８が形成され、電気光学材料１の底面４に
は金属などの反射導電材料からなる電極９が設けられて
いる。このような構成では、第１図の電圧検出装置と反
対に、直線偏光された光ビームPB3を透明のストリップ
線路８から電気光学材料１の上面２に入射させ、電極９
で反射させ反射光としてストリップ線路８から取出すよ
うにしている。なお第２図のように電気光学材料１内で
光ビームPB3を多数回反射させたいときには、ストリッ
プ線路８の一部を透明導体にし、他の部分をアルミニウ
ムなどの金属導体にすれば良い。
ところで、第５図（ａ）乃至（ｃ）に示す従来の電圧検
出装置では第４図（ａ）に示すように電気光学材料50の
上面51および底面がＣ軸と垂直となるよう電気光学材料
50の切出しを行なっている。上面51および底面がＣ軸と
垂直となるよう電気光学材料50の切出しを行なう場合に
は、電気光学材料50の電気光学定数は確かに大きいが、
光ビームを側部54から入射させてその偏光状態の変化に
より電圧を検出しようとするときには最良ではなく、半
波長電圧が高くなることが確認された。
出装置では第４図（ａ）に示すように電気光学材料50の
上面51および底面がＣ軸と垂直となるよう電気光学材料
50の切出しを行なっている。上面51および底面がＣ軸と
垂直となるよう電気光学材料50の切出しを行なう場合に
は、電気光学材料50の電気光学定数は確かに大きいが、
光ビームを側部54から入射させてその偏光状態の変化に
より電圧を検出しようとするときには最良ではなく、半
波長電圧が高くなることが確認された。
第４図（ｂ）は、偏光状態の変化を最大にさせるような
電気光学材料の切出しを説明するための図である。第４
図（ｂ）においてタンタル酸リチウム（LiTaO3）あるい
はニオブ酸リチウム（LiNbO3）などの電気光学材料１の
上面2,底面４が結晶の対角線Ｂ−Ｂの軸線方向と垂直に
なるよう切出しを行なう。この対角線Ｂ−Ｂの軸線方向
は、Ｃ軸に対して55°の角度をなしている。このように
切出しされた電気光学材料１を第２図乃至第４図に示す
ように用いると、従来の第６図に示す電気光学材料50の
ように上面51,底面がＣ軸と垂直となるよう切出された
場合に比べて、偏光状態の変化を大きくすることができ
て半波長電圧を約1/3にすることができる。これにより
被測定物の所定部分の電圧を一層精度良くかつ感度良く
検出することが可能となる。
電気光学材料の切出しを説明するための図である。第４
図（ｂ）においてタンタル酸リチウム（LiTaO3）あるい
はニオブ酸リチウム（LiNbO3）などの電気光学材料１の
上面2,底面４が結晶の対角線Ｂ−Ｂの軸線方向と垂直に
なるよう切出しを行なう。この対角線Ｂ−Ｂの軸線方向
は、Ｃ軸に対して55°の角度をなしている。このように
切出しされた電気光学材料１を第２図乃至第４図に示す
ように用いると、従来の第６図に示す電気光学材料50の
ように上面51,底面がＣ軸と垂直となるよう切出された
場合に比べて、偏光状態の変化を大きくすることができ
て半波長電圧を約1/3にすることができる。これにより
被測定物の所定部分の電圧を一層精度良くかつ感度良く
検出することが可能となる。
なお第１図乃至第４図において、光ビームの入射、反
射、透過に関与しない部分は散乱光を防止するために黒
色塗料で塗布されているのが良い。
射、透過に関与しない部分は散乱光を防止するために黒
色塗料で塗布されているのが良い。
以上に説明したように、第１の発明によれば、ストリッ
プ線路および／または電極に透明導電材料を用いている
ので、光ビームを電気光学材料の上面または下面から電
気光学材料内に入射させて電気光学材料内における偏光
状態の変化を大きくさせることができて、被測定物の所
定部分の電圧を感度良く検出することができる。また第
２の発明によれば、電気光学材料は、被測定物の所定部
分の電圧によって光ビームの偏光状態の変化を最大にさ
せるような方位に切出されているので、電圧を一層感度
良く検出することができる。
プ線路および／または電極に透明導電材料を用いている
ので、光ビームを電気光学材料の上面または下面から電
気光学材料内に入射させて電気光学材料内における偏光
状態の変化を大きくさせることができて、被測定物の所
定部分の電圧を感度良く検出することができる。また第
２の発明によれば、電気光学材料は、被測定物の所定部
分の電圧によって光ビームの偏光状態の変化を最大にさ
せるような方位に切出されているので、電圧を一層感度
良く検出することができる。
第１図は本発明に係る電圧検出装置の部分概略断面図、
第２図乃至第３図はそれぞれ第１図に示す電圧検出装置
の変形例を示す図、第４図（ａ）は上面および下面がＣ
軸と垂直となるような電気光学材料の従来の切出しを説
明するための図、第４図（ｂ）は光ビームの偏光状態の
変化を最大にするための電気光学材料の切出しを説明す
るための図、第５図（ａ）乃至（ｃ）はそれぞれ従来の
電圧検出装置の部分概略斜視図、部分概略平面図、部分
概略正面図である。 １……電気光学材料、２……上面、 3,8……ストリップ線路、４……下面、 5,5′……電極、６……透明導電材料部分、７……反射
導電材料部分、９……電極
第２図乃至第３図はそれぞれ第１図に示す電圧検出装置
の変形例を示す図、第４図（ａ）は上面および下面がＣ
軸と垂直となるような電気光学材料の従来の切出しを説
明するための図、第４図（ｂ）は光ビームの偏光状態の
変化を最大にするための電気光学材料の切出しを説明す
るための図、第５図（ａ）乃至（ｃ）はそれぞれ従来の
電圧検出装置の部分概略斜視図、部分概略平面図、部分
概略正面図である。 １……電気光学材料、２……上面、 3,8……ストリップ線路、４……下面、 5,5′……電極、６……透明導電材料部分、７……反射
導電材料部分、９……電極
Claims (4)
- 【請求項１】被測定物の所定部分の電圧によって屈折率
が変化する電気光学材料を用いた電圧検出装置におい
て、被測定物の所定部分の電圧波形を進行波として進行
させるために前記電気光学材料の上面に形成されたスト
リップ線路と、前記電気光学材料の下面に設けられた電
極とを備え、 直線偏光された光ビームを、前記ストリップ線路または
前記電極に設けられた透明導電材料部分から電気光学材
料内に入射させ、前記ストリップ線路または前記電極に
設けられた透明導電材料部分から出射させ、該出射させ
た光の偏光状態の変化により前記電圧波形の電圧値を検
出する手段を有し、 電気光学材料内において光ビームと電圧波形との相互作
用を高めるために、前記光ビームの入射角度は、ストリ
ップ線路の電圧波形進行方向に沿った光ビームの電気光
学材料内における伝搬速度成分が、該電圧波形のストリ
ップ線路での進行速度と同じになるように設定されてい
ることを特徴とする電圧検出装置。 - 【請求項２】前記ストリップ線路は金属からなり、前記
電気光学材料の下面に設けられた電極は、一部が透明導
電材料で形成され、他の部分は電気光学材料内に入射す
る直線偏光された光ビームを複数回反射させるための反
射導電材料で形成されていることを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載の電圧検出装置。 - 【請求項３】前記電極は金属からなり、前記ストリップ
線路は、一部が透明導電材料で形成され、他の部分は電
気光学材料内に入射する直線偏光された光ビームを複数
回反射させるための反射導電材料で形成されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電圧検出装
置。 - 【請求項４】被測定物の所定部分の電圧によって屈折率
が変化する電気光学材料を用いた電圧検出装置におい
て、被測定物の所定部分の電圧波形を進行波として進行
させるために前記電気光学材料の上面に形成されたスト
リップ線路と、前記電気光学材料の下面に設けられた電
極とを備え、 直線偏光された光ビームを、前記ストリップ線路または
前記電極に設けられた透明導電材料部分から電気光学材
料内に入射させ、前記ストリップ線路または前記電極に
設けられた透明導電材料部分から出射させ、該反射光の
偏光状態の変化により前記電圧波形の電圧値を検出する
手段を有し、 電気光学材料内において光ビームと電圧波形との相互作
用を高めるために、前記光ビームの入射角度は、ストリ
ップ線路の電圧波形進行方向に沿った光ビームの電気光
学材料内における伝搬速度成分が、該電圧波形のストリ
ップ線路での進行速度と同じになるように設定され、前
記電気光学材料は、被測定物の所定部分の電圧によって
光ビームの偏光状態の変化が最大になるような方位に切
り出されていることを特徴とする電圧検出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62144983A JPH0695113B2 (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | 電圧検出装置 |
| US07/201,173 US4933628A (en) | 1987-06-10 | 1988-06-02 | Voltage detecting device |
| DE88109231T DE3885006T2 (de) | 1987-06-10 | 1988-06-09 | Spannungsdetektor. |
| EP88109231A EP0294817B1 (en) | 1987-06-10 | 1988-06-09 | Voltage detecting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62144983A JPH0695113B2 (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | 電圧検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63308571A JPS63308571A (ja) | 1988-12-15 |
| JPH0695113B2 true JPH0695113B2 (ja) | 1994-11-24 |
Family
ID=15374754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62144983A Expired - Lifetime JPH0695113B2 (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | 電圧検出装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4933628A (ja) |
| EP (1) | EP0294817B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0695113B2 (ja) |
| DE (1) | DE3885006T2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4205509A1 (de) * | 1992-02-24 | 1993-08-26 | Mwb Pruefsysteme Gmbh | Verfahren und sensor zum messen von elektrischen spannungen und/oder elektrischen feldstaerken |
| JPH08146051A (ja) * | 1994-11-21 | 1996-06-07 | Nec Corp | Ｅｏプローブ |
| KR100345345B1 (ko) * | 2000-05-31 | 2002-07-24 | 엘지전자주식회사 | 비접촉식 전기광학 변환장치 및 배열전극검사방법 |
| JP6108521B2 (ja) * | 2012-11-29 | 2017-04-05 | 大崎電気工業株式会社 | 電位差測定のための電位差計および電位差測定方法 |
| JP6989852B2 (ja) * | 2019-01-22 | 2022-02-03 | 横河電機株式会社 | 電界センサ |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH482200A (de) * | 1968-04-23 | 1969-11-30 | Bbc Brown Boveri & Cie | Verfahren und Einrichtung zur Messung der zeitlichen Änderung der Feldstärke eines Magnetfeldes |
| US3633996A (en) * | 1970-03-04 | 1972-01-11 | Ibm | Two-dimensional acousto-optic deflection system |
| US4242635A (en) * | 1979-01-26 | 1980-12-30 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Apparatus and method for integrated circuit test analysis |
| US4355278A (en) * | 1980-08-06 | 1982-10-19 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Method for testing and analyzing surface acoustic wave interdigital transducers |
| JPS57161661A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-05 | Yutaka Ono | Measuring device by use of optical fiber |
| US4446425A (en) * | 1982-02-12 | 1984-05-01 | The University Of Rochester | Measurement of electrical signals with picosecond resolution |
| US4603293A (en) * | 1984-03-27 | 1986-07-29 | University Of Rochester | Measurement of electrical signals with subpicosecond resolution |
| US4640626A (en) * | 1984-09-13 | 1987-02-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for localizing weak points within an electrical circuit |
| JPS6210410A (ja) * | 1985-07-04 | 1987-01-19 | 財団法人 工業技術研究院 | ４サイクルエンジン |
| JPS6221123A (ja) * | 1985-07-22 | 1987-01-29 | Nec Home Electronics Ltd | 表示装置 |
-
1987
- 1987-06-10 JP JP62144983A patent/JPH0695113B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-06-02 US US07/201,173 patent/US4933628A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-06-09 EP EP88109231A patent/EP0294817B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-06-09 DE DE88109231T patent/DE3885006T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3885006T2 (de) | 1994-02-10 |
| EP0294817B1 (en) | 1993-10-20 |
| EP0294817A3 (en) | 1990-07-25 |
| EP0294817A2 (en) | 1988-12-14 |
| DE3885006D1 (de) | 1993-11-25 |
| JPS63308571A (ja) | 1988-12-15 |
| US4933628A (en) | 1990-06-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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